面向广义负荷的光伏发电系统等效建模研究

随着配网侧光伏发电规模持续增大,光伏发电系统的动态行为对配网侧综合负荷特性产生影响,建立面向负荷的光伏发电系统等效模型十分重要。基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统并网仿真平台,通过将光伏发电系统看作一种广义负荷,并对其在暂态过程中的动态运行特性进行分析,提出一种面向负荷的光伏发电系统二阶等效模型,该等效模型由电阻、电感及电容组成的串联电路并联恒功率源构成。通过不同扰动强度下的仿真分析,检验了所提出的等效模型的有效性、泛化能力和参数稳定性。     

面向负荷的光伏电池和燃料电池建模及其等效描述

为研究光伏电池(photovoltaic cell,PV)和燃料电池(fuel cell,FC)对配网侧综合负荷特性的影响,构建了PV和FC发电系统并研究了各功能模块的模型和并网控制策略;通过分析PV和FC的稳态特性和并网控制外特性,提出了PV和FC发电系统恒功率控制的电压源等效描述模型。实例仿真结果表明,恒功率控制的电压源能等效描述PV和FC发电系统的拟负荷外特性。基于此,提出了感应电动机并联静态负荷和直流分布式电源的广义综合负荷模型结构。     

一种含燃料电池发电系统的广义综合负荷模型

基于MATLAB/Simulink仿真工具并运用总体测辨建模的方法,研究燃料电池发电系统对配电网侧综合负荷建模的影响。通过对暂态过程中燃料电池发电系统的动态运行特性分析,将燃料电池发电系统看做一个功率消耗为负的广义动态负荷,并采用二阶微分状态方程建立其动态行为的数学模型,进而提出用感应电动机并联燃料电池和静态负荷的广义综合负荷模型来等效描述含燃料电池发电系统的配电网侧综合负荷特性。对3种典型运行方式下系统受到不同的扰动强度进行仿真分析,验证了所提出的广义综合负荷模型的有效性、内插外推能力和参数稳定性。     

面向综合负荷的并网光伏发电系统等效建模

基于MATLAB/Simulink和光伏电池自身的物理机理搭建了并网光伏发电的仿真系统,研究了其对配电网综合负荷特性的影响因素,分析比较了已有光伏发电系统等效模型的优劣。在此基础上构建了光伏发电系统传递函数等效模型,该模型具有结构简单、参数少、能有效描述光伏发电系统的出力极限等优点,同时易于在电力系统仿真软件中实现。采用所提出的等效模型与传统综合负荷模型并联,构建广义综合负荷模型,对含光伏发电系统的综合负荷进行建模,仿真实践表明此广义综合负荷模型具有良好的泛化能力,辨识参数稳定,能够满足工程仿真的需要。     

计及高渗透率光伏的配电网广义负荷一体化等值建模

计及光伏等新能源电源的配电网广义负荷模型,通常是在传统综合负荷模型的基础上并联新能源电源的等值模型,其结构庞大,模型阶数较高,使得参数难以辨识。提出一种计及光伏的配电网广义负荷一体化等值建模方法,其简化了模型结构,且无需依赖光伏发电系统的出力数据。基于光伏发电系统动态特性的理论和仿真分析,提出光伏发电系统的多项式等值模型;建立光伏发电系统和配电网静态负荷的一体化模型,扩展参数取值范围,并采用改进遗传算法对模型参数进行辨识。基于DIgSILENT-MATLAB联合仿真平台的仿真结果表明,所提一体化等值模型能够较为准确地描述计及光伏发电系统的配电网广义负荷的动态特性。     

含高渗透率分布式光伏发电系统的配电网动态等值分析

随着分布式光伏发电系统广泛接入配电网,渗透率不断升高,甚至超过了百分之一百,在光照比较强的时候会向输电网倒送功率,在这种情况下,负荷和分布式光伏发电系统共同主导了配电网的动态特性,对电网的暂态稳定产生了重要的影响。为此,建立了综合考虑负荷及分布式光伏发电系统动态特性的配电网动态等值模型,即在综合负荷模型的基础上增加一个等效的光伏电站,然后通过动态轨迹灵敏度法筛选重要参数,在DIgSILENT-MATLAB联合仿真平台上实现基于遗传算法的关键参数辨识。最后,在DIgSILENT平台中搭建了输配电网仿真算例,仿真结果表明,所提出的配电网动态等值模型能够比较准确地描述含有高渗透率分布式光伏发电系统的配电网动态特性。     

面向负荷建模的微型燃气轮机建模及其等效描述

为研究考虑微型燃气轮机(MT)的配电网综合负荷建模,在构建适合分布式电源的MT发电系统的基础上,详细阐述了各功能模块的模型和控制策略;通过对暂态过程中MT发电系统的动态运行特性分析,可以将MT看做是一个功率消耗为负的广义动态负荷,进而提出一种以永磁同步发电机转子角速度为状态变量的一阶微分状态方程模型来等效描述MT发电系统的动态特性;通过对不同程度扰动下的仿真建模比较分析,验证了该等效描述模型的有效性.     

含小水电配网负荷模型实用化方法

以含分布式电源的配网为主要研究对象,系统研究了分布式小水电的工作原理与运行特性,通过对湖南郴州小水电网络的调查,利用PSASP仿真软件构建了相应的含分布式小水电的仿真网络。分析了10kV小水电并网方式及动态响应特性,研究了小水电电源对配网侧综合负荷特性影响。在此研究基础上,采用加权平均聚合的归纳算法以及利用实际电网运营信息,对考虑配网的分布式小水电系统进行综合等效建模,并确定模型参数。从模型等效功角特性及功率外特性的角度,验证了所提等效模型及参数确定方法的合理性和实用性。     

基于电气外特性的光伏发电系统模型等效方法

光伏发电系统模型复杂,仿真计算时需要多次迭代,不适用于大量光伏电源接入电网的仿真分析与计算,为此本文提出了一种基于电气外特性的光伏发电系统模型等效方法。通过基于对光伏发电系统的稳态和暂态外特性的分析,将动态模型等效转换为一个具有二阶动态电路特性的受控电压源模型。该动态等效模型只需要利用光照强度、温度以及故障信息作为输入量,以获得故障前后的稳态输出电流,并在确定其动态电路的相关参数后完成整个模型的建立,故后续仿真计算时不再需要迭代。基于Matlab/Simulink平台搭建了光伏发电系统并网仿真模型,仿真结果表明,采用该等效模型在保证计算精度的前提下,可以有效提高仿真效率,具有良好的工程实用价值。     

配网侧接入电源对负荷建模的影响

研究了配网侧接入电源对负荷建模的影响.发现当配网侧电源的发电容量逐渐增大时,原有的感应电动机并联恒阻抗、恒电流、恒功率(ZIP)模型的负荷模型将不再能很好地反映该区域的负荷特性,进而提出了一种新的负荷模型结构--异步发电机并联ZIP模型.通过仿真计算,验证了该新负荷模型的有效性,并进一步统一了上述2种负荷模型,称为异步机并联ZIP负荷模型.     

光伏发电系统的运行特性及其等效描述

在阐述光伏电池工作原理及其模型的基础上,构建了含直流-直流、蓄电池、直流-交流、电力逆变器及其双环控制模块的光伏发电（photovoltaic,PV）系统的仿真数学模型。通过对其稳定和暂态特性进行分析,进一步提出适合表述其微分方程的动态等效模型。以4节点系统为仿真对象,对该等效描述模型的有效性、泛化能力和参数的稳定性进行验证。验证结果表明,所提等效描述模型对数据样本的逼近效果较好,内插及外推特性良好,参数稳定性较好。     

燃料电池发电系统的机电动态模型

随着燃料电池在电力系统中的装机容量日益增大,包含燃料电池（fuel cell,FC）分布式电源的配电网综合负荷建模成为研究热点,阐述了燃料电池的仿真数学模型,并采用适合燃料电池并网的滞环电流控制策略,构建了基于Matlab／Simulink仿真平台的FC发电系统。通过对FC发电系统的稳态和动态运行特性的仿真分析,提出了FC的2阶动态微分方程的等效描述模型。通过对不同扰动强度下的仿真建模比较分析,对该等效描述模型的有效性、泛化能力和参数的稳定性进行了验证。     

含高渗透率分布式光伏的配电网故障停电损失评估

随着分布式光伏渗透率的逐步提高,配网的负荷特性发生了重大改变,传统的配网故障停电损失评估方法不再适用。提出了一种含高渗透率分布式光伏的配电网停电损失评估方法,基于典型的配网拓扑,分析了含分布式光伏的配电网负荷特性,综合运用来自营、配、调等业务领域的多源数据,构建了基于配变台区的用电负荷模型光伏发电负荷模型,并对故障停电期间的发电损失及用电损失进行了评估。实际案例的分析结果验证了该算法的有效性。     

含高比例分布式光伏的主配网紧急切负荷策略研究

随着新型电力系统接入高比例分布式光伏和不同等级的重要负荷,传统紧急切负荷策略对于日益紧密的互联电网适应性较差,导致分布式光伏或重要负荷脱网,随即引起更严重的连锁故障。提出了一种含高比例分布式光伏的主配网紧急切负荷策略。分析提取主配电网极端运行参数,通过风险评估构建紧急场景集;在主网层提出基于事件和响应的双驱动切负荷策略,通过主网切负荷优化模型求取紧急场景各配网切负荷量,并存入离线数据库用于事件驱动模块,基于离线数据库构建的随机森林模型用于响应驱动模块;在配网层通过分析各馈线重要度,以切负荷后果严重度最小为目标构建配电网最优切负荷模型,将可中断负荷参与减载作为切负荷的第一轮次,求取切负荷量和切负荷地点;在含高比例分布式光伏的105节点系统中进行仿真分析,与另２种切负荷策略对比,验证了所提策略能够使电网风险有效下降的同时降低分布式光伏和重要负荷脱网对系统的影响。     

考虑多元可控负荷协调的配网鲁棒优化经济调度模型

为有效应对大规模分布式可再生能源和可控负荷接入配网后在经济优化调度方面所带来的挑战,本文建立考虑多元可控负荷协调的配网鲁棒优化经济调度模型.首先考虑电池储能系统、电动汽车及可参与需求侧管理的电负荷的能量转移特性,建立多元可控负荷可调模型;进而考虑配网中多元可控负荷的调峰能力及动态约束以运行成本最低建立配网鲁棒经济优化调度模型;最后,以蒙东某配网实际数据为例,在改进IEEE 14节点配电系统上进行调度仿真分析,验证本文所提出模型可充分利用多元可控负荷的调节能力,有效提升配网运行经济性.     

计及跟随型和支撑型分布式光伏的广义综合负荷模型及两阶段参数聚合等效方法

为有效聚合等值包含不同控制类型分布式光伏发电系统的配电网,提出一种计及跟随型和支撑型分布式光伏的广义综合负荷模型及两阶段模型参数聚合等效方法。通过将跟随型和支撑型光伏等效模型与传统综合负荷模型并联形成广义综合负荷模型,实现对实际配电网并网特性的有效拟合;基于参数灵敏度分析与改进的微分进化算法,通过两阶段聚合等效确定模型参数,避免模型未知参数过多带来的辨识解分散性大的弊端。基于PSCAD和MATLAB验证了所提模型的自描述能力、泛化能力和参数稳定性。     

一种双馈式风力发电系统的等效模型

为研究含分布式双馈风力发电的配电网广义综合负荷特性,本文提出了一种双馈式风力发电系统的三阶感应电机综合等效模型。分析了DFIG发电系统的等效电路、静态功率特性及其控制策略;讨论了DFIG等效模型的结构特点及其参数辨识方法;通过在输出方程中引入一阶差分环节,提出了具有一阶内反馈结构的模型改进方案,显著改善了三阶等效模型对DFIG发电系统的动态特性的描述能力,并在机理上对该改进模型的物理意义进行了阐述;最后通过一系列的建模仿真实验,验证了该模型的有效性。     

双级式光伏发电主动参与电网频率调节

为解决大规模光伏发电并网带来系统调频能力不足的问题,提出了双级式光伏发电有功功率-频率下垂控制和虚拟惯量控制,通过修改Boost变换器或网侧逆变器原有的控制结构来实现光伏发电主动参与电网频率调节。并分析虚拟惯性时间常数、锁相环控制带宽对虚拟惯量控制的影响。基于光伏发电的有功功率-相位运动模型、同步发电机组的频率响应模型来分析光伏发电的虚拟惯量特性及其对系统频率动态特性的影响。仿真结果表明:Boost变换器和网侧逆变器均可按照设定的下垂曲线来控制光伏阵列增发或减少一定量的有功功率,抑制电网频率跌落或升高;虚拟惯性时间常数越大或锁相环控制带宽越小,光伏发电的虚拟惯量越大,频率动态过程中可提供支撑的功率越多。     

基于两种直流侧卸荷电路的并网光伏发电系统LVRT对比分析

电网侧发生电压跌落时,并网光伏电站逆变电路直流侧会产生一定的过电压,威胁直流侧电容及并网侧逆变电路的正常运行,过电压严重时甚至会烧毁电容与逆变电路。分析了并网光伏电站的动态运行特性,针对电网提出的LVRT要求,提出了直流侧电阻卸荷与超级电容器卸荷2种卸荷方案。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了双极型并网光伏发电系统模型,对比分析2种卸荷电路在网侧电压严重跌落时,并网光伏发电系统不同的暂态特性。仿真结果表明,超级电容器可更有效保护并网光伏发电系统。     

包含多种分布式电源的广义负荷模型辨识与适应性研究

配网侧多种分布式电源的接入将对系统的安全性、可靠性、稳定性产生重大影响,含有多种分布式电源的广义负荷建模是一种机遇与挑战。首先在综合负荷模型（SLM）的虚拟母线上增加一台异步发电机和两个有功功率源,构造一套含有固体氧化物燃料电池（SOFC）并网系统、三相单机光伏并网系统以及恒速异步风力发电机三种分布式电源的广义负荷模型结构,并对该模型初始化。然后提出一种模型参数的辨识策略：将低灵敏度且非时变的参数固定为聚合值,对于高灵敏且时变的参数,在聚合值附近采用遗传算法进行辨识,即只辨识电动机比例、定子电抗、风力发电相对纯负荷的比例、电动机初始负载率、配电网络的电阻、电抗、光伏发电相对纯负荷比例等7个模型参数。通过对三种不同负荷水平进行仿真,获取实测数据样本并进行参数辨识和适应性分析,验证了含多种分布式电源的广义负荷模型描述能力强,泛化能力好,参数辨识结果分散性较小。